Solcellssystem består av ett antal solpaneler som är kopplade till matriser beroende på det elektriska kraftbehovet från var och en av dessa paneler, som i sin tur består av enstaka PV-celler som utgör de viktigaste enheterna som är inblandade i att fånga energi från solen och omvandla dem till el. Nu, om en skugga bara faller på en del av solpanelen i din matris, kan utdata från det kompletta systemet vara potentiellt kompromissat, detta kan hänvisas till att skada PV-paneler.

Bild som visar skillnad i produktion från skuggad och oskuggad solpanel

För bättre förståelse

Tänk på strängning av paneler som en del av röret och solenergin är som vatten som strömmar genom röret. Inconventionalsolarsträngar, en nyans är något som blockerar det som flyter. Om, till exempel, skugga från ett träd eller en skorsten faller överallt i alla panelerna inuti strängen, reduceras produktionen från hela strängen till nästan noll så länge som skuggan sitter där. Om det finns en separat, oskuggad sträng kan den här strängen dock fortfarande slå ut som vanligt.

Grafisk representation av effekten av skuggning på solsystemet

Vilka faktorer orsakar skuggning?

Skuggning, vanligtvis orsakad på grund av moln, miljöhinder såsom träd eller i närheten av byggnader, självskuggning mellan paneler i parallella rader, smuts, damm och andra skräpliknande fågeldroppar etc. Dessa skuggningseffekter är också statiska som ett resultat av hindret eller i vissa fall dynamiskt, till exempel, skuggavgjutning rörliga moln.

Hur påverkar det solkraftssystemets prestanda?

Solpaneler är anslutna till serie-parallellkombination beroende på omformarens ingångsspänningsområde. Om skuggan från ett träd eller en skorsten faller även på en panel av strängen, kommer produktionen från hela strängen nästan att vara noll för skuggans period. Detta är eftersom panelerna är anslutna till varandra på ett sådant sätt att produktionen reduceras till en strömnivå som passerar genom den svagaste panelen. Om det finns en separat, oskuggad sträng, slår den fortfarande ut som vanligt. Effekten av skuggan på hela systemet beror på hur panelerna är sammankopplade.

Hur hanterar jag skuggningsproblem?

• Positionering av solcellssystem

Innan du installerar ett solcellssystem måste du göra en noggrann analys av webbplatsen med tanke på hela tiden på året för alla årstider för att undvika skugga. Ett närliggande växande träd eller en byggnad som kan komma upp i framtiden måste också övervägas innan platsen för PV-systemet slutförs.

• Bypass-diod

Kör förbi dioder för att minska effekten av skuggning

De destruktiva effekterna av hot-spot-uppvärmning kan kringgås genom användning av en bypass-diod. En förbikopplingsdiod är ansluten parallellt, men med motsatt polaritet, till en solcell som visas nedan. Vid normal drift kommer varje solcell att vara förspänd framåt och därför kommer bypassdioden att vara omvänd förspänd och effektivt vara en öppen krets. Men om en solcell är omvänd förspänd på grund av en felaktig matchning i kortslutningsströmmen mellan flera seriekopplade celler, så leder förbikopplingsdioden, vilket möjliggör strömmen från de goda solcellerna att strömma i den externa kretsen snarare än att förspänna framåt bra cell. Den maximala omvända förspänningen över den dåliga cellen reduceras till ungefär ett enda diodfall, vilket begränsar strömmen och förhindrar uppvärmning av hot-spot. Funktionen för en bypass-diod och effekten på en IV-kurva visas i animationen nedan.

Strömflöde för två celler i serie och effekten av en bypassdiod. Animeringen fortskrider automatiskt från ett tillstånd till ett annat.

Effekten av en bypassdiod på en IV-kurva kan bestämmas genom att först hitta IV-kurvan för en enda solcell med en bypassdiod och sedan kombinera denna kurva med andra solcell IV-kurvor. Bypassdioden påverkar solcellen endast i omvänd förspänning. Om den omvända förspänningen är större än solcellens knäspänning, tänds dioden och leder ström. Den kombinerade IV-kurvan visas i figuren nedan.

IV-kurva för solceller med bypass-diod.

Förhindrar uppvärmning av hot-spot med en bypass-diod. För tydlighetens skull använder exemplet totalt 10 celler med 9 oskuggade och 1 skuggade. En typisk modul innehåller 36 celler och effekterna av strömavvikelse är ännu värre utan bypassdioden, men är mindre viktiga med bypassdioden. Animationen rör sig automatiskt. Du behöver inte klicka för att fortsätta.

I praktiken är dock en bypassdiod per solcell i allmänhet för dyr och istället placeras bypassdioder vanligtvis över grupper av solceller. Spänningen över den skuggade eller lågströms solcellen är lika med förspänningen framåt för de andra seriecellerna som delar samma bypassdiod plus bypassdiodens spänning. Detta visas i figuren nedan. Spänningen över oskuggade solceller beror på graden av skuggning på lågströmscellen. Till exempel, om cellen är helt skuggad, kommer de oskuggade solcellerna att vara förspända framåt av deras kortslutningsström och spänningen kommer att vara cirka 0,6V. Om den dåliga cellen bara är delvis skuggad kan en del av strömmen från de goda cellerna strömma genom kretsen, och resten används för att vidarebefordra varje solcellskorsning, vilket orsakar en lägre förspänning framåt över varje cell. Den maximala effektförlusten i den skuggade cellen är ungefär lika med genereringsförmågan för alla celler i gruppen. Den maximala gruppstorleken per diod, utan att orsaka skada, är cirka 15 celler / bypassdiod för kiselceller. För en normal 36-cellmodul används därför 2 bypass-dioder för att säkerställa att modulen inte kommer att vara sårbar för" hot-spot" skada.

Kör förbi dioder över grupper av solceller. Spänningen över de oskuggade solcellerna beror på graden av skuggning hos den fattiga cellen. I figuren ovan visas 0,5 V godtyckligt.

• Strängomvandlare med MPP-spårningsfunktion

Maximum Power Point Tracking (MPP Tracking eller MPPT) -teknologi är nu en standard bland tillverkare av strängomvandlare. Strängomformare med MPP Tracker kan pressa ut mest användbar energi ur en rad solpaneler (även när de är skuggade) genom att justera ingångsspänningen. I ett nötskal hjälper en MPP Tracker att minimera produktionsförluster i samband med partiell skuggning och andra utgångsmatchningar. Omvandlare utan MPPT-teknik tappar utdata från den svagare strängen när den passerar under önskad utgångströskel.

• Micro Inverter och effektoptimiserare

Både mikroinverterare och effektoptimeringsapparater används för att lösa problemet med partiell skuggning. Det gör att varje solpanel kan arbeta individuellt så att systemets energiproduktion inte påverkas oproportionerligt av bara en eller två skuggade paneler.

Olika typer av solskuggor

Det finns olika typer av solskuggor, beroende på föremålen som skapar skuggan.

Tillfällig skuggning

Tillfällig skuggning inkluderar skuggning som är resultatet av moln, fågelskräp, damm eller fallna löv.

Skuggning från byggnaden

Skuggor som härrör från byggnaden är kritiska eftersom de involverar direkta skuggor. Exempel på denna typ av skuggning är skorstenar, ljusledare, parabolantenner, antenner, tak- och fasadutsprång, offsetbyggnad, taköverbyggnad för att bara nämna några.

Skuggning från platsen

Skuggningen från platsen kommer från byggnadens omgivning. Det kan finnas träd eller buskar, kablar som går över byggnaderna, närliggande byggnader eller avlägsna byggnader som också kan orsaka mörkare horisont.

Självskuggning

Vid rackmonteringssystem kan självskuggning av modulerna orsakas av modulernas rad. I dessa fall är det nödvändigt att optimera lutningen och separationen mellan modulraderna.

Direkt skuggning

Direkt skuggning kan orsaka höga energiförluster eftersom närheten till skugggjutningsföremålet hindrar solpanelen från PV att fånga ljuset.